权利要求
1.一种矿山料浆充填装置，其特征在于，包括：
充填站，所述充填站用于制备充填料浆;
充填管路，所述充填管路包括输入管段和输出管段，所述输入管段的进口与所述充填站相连，所述充填站用于向所述充填管路内通入充填料浆，所述输出管段的出口与充填区的钻孔内的套管连接，所述输入管段的出口通过混合器与所述输出管段的进口相连，所述混合器用于混合通入其内的物料;
充填接力站，所述充填接力站和所述混合器均邻近所述充填区;
充填接力设备，所述充填接力设备位于所述充填接力站，所述充填接力设备包括速凝材料搅拌罐、添加泵和添加管路，所述速凝材料搅拌罐用于搅拌速凝材料，所述速凝材料搅拌罐的出口与所述添加泵的进口相连，所述添加泵的出口通过所述添加管路与所述混合器的添料口连通。
2.根据权利要求1所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，所述速凝材料搅拌罐为多个，多个所述速凝材料搅拌罐可选择地与所述添加泵连通。
3.根据权利要求2所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，所述添加泵的进口通过换向阀与多个所述速凝材料搅拌罐的出口管路相连。
4.根据权利要求1所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，所述添加管路上设有流量调节阀和第一压力表。
5.根据权利要求4所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，
所述充填管路的所述输入管段上设有第二压力表;
所述充填管路的所述输出管段上设有第三压力表。
6.根据权利要求5所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，所述混合器包括
壳体，所述壳体具有第一进口、第一出口和所述添料口，所述充填管路的所述输入管段与所述第一进口相连，所述充填管路的所述输出管段与所述第一出口相连，所述添料口与所述添加管路相连;
螺杆，所述螺杆转动地设于所述壳体内，所述螺杆上设有螺旋输送叶片;
驱动器，所述驱动器通过传动杆带动所述螺杆转动。
7.根据权利要求6所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，
在所述第三压力表的压力显示数值大于所述第二压力表的压力显示数值第一预设值时，关闭所述驱动器或者降低所述驱动器转速;和/或
所述输出管段的出口处设有截止阀和泄流阀，在所述第三压力表的压力显示数值达到预设充填压力值时，所述截止阀关闭，所述充填站停止向所述充填管路内通入充填料浆，开启所述泄流阀并对所述充填管路进行清洗;和/或
所述混合器的所述添料口设有单向阀，通过调节所述流量调节阀并使得所述第一压力表的压力显示数值大于等于所述第二压力表的压力显示数值。
8.根据权利要求1-7任一项所述的矿山料浆充填装置，其特征在于，其特征在于，
所述充填站位于地面;和/或
所述充填接力站为邻近所述充填区的巷道;和/或
所述混合器和所述充填管路的出口的距离大于等于2米且小于等于10米。
9.一种利用根据权利要求1-8任一项所述的矿山料浆充填装置的充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开设钻孔至充填区，在所述钻孔内设置套管，将所述充填管路的所述输出管段的出口与所述套管相连;
S2、所述充填站制作未加速凝材料的充填料浆并通入所述充填管路，将速凝材料按照设计比例放入所述速凝材料搅拌罐中并进行搅拌，利用所述添加泵和所述添加管路向所述充填管路上的混合器内通入完成搅拌的速凝材料，使得速凝材料和充填料浆混合后通入所述充填区;
S3、在所述充填管路的所述输出管段内的压力达到设计的充填压力时，停止向所述充填管路内通入充填料浆，并对所述充填管路进行清洗。
10.根据权利要求9所述的矿山料浆充填方法，其特征在于，在所述步骤S2中，
利用多个所述速凝材料搅拌罐轮流为所述添加泵供料;和/或
所述添加管路内的压力大于等于所述充填管路的所述输入管段内的压力;和/或
在输送充填料浆时，控制所述充填管路的所述输入管段内的压力和所述输出管段内的压力相等或大体相等;和/或
所述输出管段内的压力大于所述输入管段内的压力第一预设值时，停止向所述输出管段内通入充填料浆或降低向所述输出管段内通入充填料浆的流量。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及采矿技术领域，具体涉及一种矿山料浆充填装置和充填方法。
背景技术
[0002]随着国家对环境和生态文明保护越来越重视，绿色开采是煤矿开采的必由之路，充填开采是绿色最重要的技术之一，其应用的广度与深度持续拓展。在实际作业流程中，充填料浆需借助特定充填带压通过管道输送至采空区。然而，料浆凝固太快，极易在较长输送管道内发生初凝，引发输浆管道堵塞问题;凝固太慢，长时间形不成有效的强度支撑顶板，将占用大量的开采时间，导致回采效率下降。 充填料浆的主要成分为煤矸石(或尾砂)、水泥与水，通常通过调整水泥用量与水量来改善料浆的凝结速度和强度。但在实践中，这一调节方式存在显著矛盾：若增加水泥掺量以提升充填体凝速度和强度，往往会导致料浆黏稠度上升、流动性下降、成本急剧增加;若加大水量以优化流动性能，又会稀释料浆浓度，造成充填体凝固速度慢，强度不足。
发明内容
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种矿山料浆充填装置和充填方法。
[0004]本发明实施例的矿山料浆充填装置，包括：
充填站，所述充填站用于制备充填料浆;
充填管路，所述充填管路包括输入管段和输出管段，所述输入管段的进口与所述充填站相连，所述充填站用于向所述充填管路内通入充填料浆，所述输出管段的出口与充填区的钻孔内的套管连接，所述输入管段的出口通过混合器与所述输出管段的进口相连，所述混合器用于混合通入其内的物料;
充填接力站，所述充填接力站和所述混合器均邻近所述充填区;
充填接力设备，所述充填接力设备位于所述充填接力站，所述充填接力设备包括速凝材料搅拌罐、添加泵和添加管路，所述速凝材料搅拌罐用于搅拌速凝材料，所述速凝材料搅拌罐的出口与所述添加泵的进口相连，所述添加泵的出口通过所述添加管路与所述混合器的添料口连通。
[0005]因此，根据本发明实施例的矿山料浆充填装置可便于将带有速凝材料的充填料浆通入充填区内进行充填。
[0006]在一些实施例中，所述速凝材料搅拌罐为多个，多个所述速凝材料搅拌罐可选择地与所述添加泵连通。
[0007]在一些实施例中，所述添加泵的进口通过换向阀与多个所述速凝材料搅拌罐的出口管路相连。
[0008]在一些实施例中，所述添加管路上设有流量调节阀和第一压力表。
[0009]在一些实施例中，所述充填管路的所述输入管段上设有第二压力表;
所述充填管路的所述输出管段上设有第三压力表。
[0010]在一些实施例中，所述混合器包括
壳体，所述壳体具有第一进口、第一出口和所述添料口，所述充填管路的所述输入管段与所述第一进口相连，所述充填管路的所述输出管段与所述第一出口相连，所述添料口与所述添加管路相连;
螺杆，所述螺杆转动地设于所述壳体内，所述螺杆上设有螺旋输送叶片;
驱动器，所述驱动器通过传动杆带动所述螺杆转动。
[0011]在一些实施例中，在所述第三压力表的压力显示数值大于所述第二压力表的压力显示数值第一预设值时，关闭所述驱动器或者降低所述驱动器转速;和/或
所述输出管段的出口处设有截止阀和泄流阀，在所述第三压力表的压力显示数值达到预设充填压力值时，所述截止阀关闭，所述充填站停止向所述充填管路内通入充填料浆，开启所述泄流阀并对所述充填管路进行清洗;和/或
所述混合器的所述添料口设有单向阀，通过调节所述流量调节阀并使得所述第一压力表的压力显示数值大于等于所述第二压力表的压力显示数值。
[0012]在一些实施例中，所述充填站位于地面;和/或
所述充填接力站为邻近所述充填区的巷道;和/或
所述混合器和所述充填管路的出口的距离大于等于2米且小于等于10米。
[0013]本发明还提出了一种利用上述的矿山料浆充填装置的充填方法，包括以下步骤：
S1、开设钻孔至充填区，在所述钻孔内设置套管，将所述充填管路的所述输出管段的出口与所述套管相连;
S2、所述充填站制作未加速凝材料的充填料浆并通入所述充填管路，将速凝材料按照设计比例放入所述速凝材料搅拌罐中并进行搅拌，利用所述添加泵和所述添加管路向所述充填管路上的混合器内通入完成搅拌的速凝材料，使得速凝材料和充填料浆混合后通入所述充填区;
S3、在所述充填管路的所述输出管段内的压力达到设计的充填压力时，停止向所述充填管路内通入充填料浆，并对所述充填管路进行清洗。
[0014]在一些实施例中，在所述步骤S2中，
利用多个所述速凝材料搅拌罐轮流为所述添加泵供料;和/或
所述添加管路内的压力大于等于所述充填管路的所述输入管段内的压力;和/或
在输送充填料浆时，控制所述充填管路的所述输入管段内的压力和所述输出管段内的压力相等或大体相等;和/或
所述输出管段内的压力大于所述输入管段内的压力第一预设值时，停止向所述输出管段内通入充填料浆或降低向所述输出管段内通入充填料浆的流量。
附图说明
[0015]图1是根据本发明实施例的矿山料浆充填装置的示意图。
[0016]图2是根据本发明实施例的混合器的示意图。
[0017]附图标记：1、添加泵;11、添加管路;2、第一搅拌罐;3、第二搅拌罐;41、换向阀;42、流量调节阀;43、截止阀;5、钻孔;6、充填管路;61、输入管段;62、输出管段;71、第一压力表;72、第二压力表;73、第三压力表;8、混合器;81、单向阀;82、螺杆;83、驱动器;84、传动杆。
具体实施方式
[0018]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0019]下面参考附图描述本发明实施例的矿山料浆充填装置。如图1和图2所示，根据本发明实施例的矿山料浆充填装置包括充填站、充填管路6、充填接力站和充填接力设备。
[0020]充填站用于制备充填料浆。具体地，充填站制备不带速凝材料的充填料浆。例如，充填站位于地面，以便为制备充填料浆提供足够的空间。
[0021]充填管路6包括输入管段61和输出管段62，输入管段61的进口与充填站相连，充填站用于向充填管路6内通入充填料浆，输出管段62的出口与充填区的钻孔5内的套管连接。
[0022]充填接力站和混合器8均邻近充填区。具体地，充填接力站为邻近充填区的巷道，即利用已有器而临近充填区的巷道空间作为充填接力站，从而节约工程量。
[0023]充填接力设备位于充填接力站，充填接力设备包括速凝材料搅拌罐、添加泵1和添加管路11，速凝材料搅拌罐用于搅拌速凝材料，速凝材料搅拌罐的出口与添加泵1的进口相连，添加泵1的出口通过添加管路11与混合器8的添料口连通。输入管段61的出口通过混合器8与输出管段62的进口相连，混合器8用于混合通入其内的物料。
[0024]根据本发明实施例的矿山料浆充填装置在长距离对充填区输送充填料浆时，可先在充填站制备不带速凝材料的充填料浆，然后将不带速凝材料的充填料浆通入输入管段61内，速凝材料按照设计比例通入速凝材料搅拌罐内后，通过添加泵1通入添加管路11内。输入管段61内的不带速凝材料的充填料浆和添加管路11内的速凝材料通入混合器8内混合，以便带有速凝材料的充填料浆可从输出管段62通入充填区内，从而可便于对充填区充填料浆。
[0025]且充填接力站和混合器8均邻近充填区，从而可使得输出管段62的长度较短，使得带有速凝材料的充填料浆可快速通入充填区内，不易在输出管段62内堵塞，且可加快通入充填区内的充填料浆的凝固速度可强度。
[0026]因此，根据本发明实施例的矿山料浆充填装置可便于将带有速凝材料的充填料浆通入充填区内进行充填。
[0027]在一些实施例中，混合器8和充填管路6的出口的距离大于等于2米且小于等于10米。从而可使得混合器8距离充填区较近，以便带有速凝材料的充填料浆可快速通入充填区内。例如，混合器8和充填管路6的出口的距离可以是3米、4米、5米或六米。
[0028]如图1所示，在一些实施例中，速凝材料搅拌罐为多个，多个速凝材料搅拌罐可选择地与添加泵1连通。由此，可使得多个速凝材料搅拌罐持续不断地将完成搅拌的速凝材料通入添加泵1内，从而可不断向充填管路6内的充填料浆添加速凝材料。
[0029]在一些实施例中，添加泵1的进口通过换向阀41与多个速凝材料搅拌罐的出口管路相连。具体地，换向阀41的出口与添加泵1的进口连通，换向阀41可切换进口以便与不同的速凝材料搅拌罐的出口管路连通，从而使得不同的速凝材料搅拌罐向添加泵1内通入速凝材料。例如，多个速凝材料搅拌罐包括第一搅拌罐2和第二搅拌罐3的出口管路与换向阀41连通，换向阀41可选择地与第一搅拌罐2和第二搅拌罐3中的一者连通。
[0030]如图1所示，在一些实施例中，添加管路11上设有流量调节阀42和第一压力表71。第一压力表71可监测添加管路11内的输送压力，流量调节阀42可调节添加管路11的输送流量，进而调节添加管路11内的输送压力。
[0031]如图1所示，在一些实施例中，充填管路6的输入管段61上设有第二压力表72，第二压力表72可监测充填管路6的输入管段61内的输送压力。充填管路6的输出管段62上设有第三压力表73，第三压力表73可监测充填管路6的输出管段62内的输送压力。
[0032]如图2所示，在一些实施例中，混合器8包括壳体、螺杆82和驱动器83。壳体具有第一进口、第一出口和添料口，充填管路6的输入管段61与第一进口相连，充填管路6的输出管段62与第一出口相连，添料口与添加管路11相连。螺杆82转动地设于壳体内，螺杆82上设有螺旋输送叶片。驱动器83通过传动杆84带动螺杆82转动，螺杆82转动时可带动螺旋输送叶片转动，螺旋输送叶片转动时可便于对充填料浆和速凝材料进行混合并向第一出口的方向输送，以便和速凝材料混合后的充填料浆通入充填管路6的输出管段62。例如，驱动器83为电机。
[0033]在一些实施例中，混合器8的添料口设有单向阀81，通过调节流量调节阀42并使得第一压力表71的压力显示数值大于等于第二压力表72的压力显示数值。具体地，添加管路11的输送压力等于或略大于充填管路6的输入管段61内的压力，从而可使得添加管路11的速凝材料通过单向阀81并进入混合器8内。
[0034]在一些实施例中，在第三压力表73的压力显示数值大于第二压力表72的压力显示数值第一预设值时，关闭驱动器83或者降低驱动器83转速。具体地，在充填管路6的输出管段62内的输送压力大于充填管路6的输入管段61内的输送压力的第一预设值时，即充填管路6的输出管段62内的输送压力较大，可通过关闭驱动器83或者降低驱动器83转速，从而降低通入输出管段62内的充填料浆。以便缓解充填管路6的输出管段62内的输送压力，防止充填管路6的输出管段62堵塞、断流。
[0035]本发明还提出了一种利用根据本发明实施例的矿山料浆充填装置的充填方法，根据本发明实施例的矿山料浆充填方法包括以下步骤：
S1、开设钻孔5至充填区，在钻孔5内设置套管，将充填管路6的输出管段62的出口与套管相连。具体地，首先将充填定向钻孔5按照设计要求的层位打到需要充填的空区，下好套管，做好孔口连接装置，和充填管道6相连接。
[0036]S2、充填站制作未加速凝材料的充填料浆并通入充填管路6，将速凝材料按照设计比例放入速凝材料搅拌罐中并进行搅拌，利用添加泵1和添加管路11向充填管路6上的混合器8内通入完成搅拌的速凝材料，使得速凝材料和充填料浆混合后通入充填区。由此，可在邻近充填区的位置将速凝材料和充填料浆混合，然后通入充填区，从而可防止充填料浆在充填管路6内堵塞。
[0037]在一些实施例中，在步骤S2中，利用多个速凝材料搅拌罐轮流为添加泵1供料，从而可便于对充填管路6持续提供速凝材料。例如，将速凝材料按照设计比例放入到第一搅拌罐2和第三搅拌罐3中，进行搅拌均匀。同时地面充填站制作未加速凝材料的充填料浆，地面充填站将制作好充填料浆通过充填管路6输送到充填钻孔5中进行空区充填。充填管路6上的第二压力表72和第三压力表73的指针有明显震荡时，说明充填料浆已经从管路中到达压力表的位置。此时立即开动速凝材料添加泵1，将吸浆管的换向阀41调到任一个速凝材料搅拌罐(第一搅拌罐2或第三搅拌罐3)进行速凝材料的吸注。当任一搅拌罐内的速凝材料被添加泵1吸注完毕，立即调整换向阀41，切换到另一个搅拌罐进行吸注。同时在被吸空的搅拌罐进行速凝材料的配置。如此循环，直至充填完毕。
[0038]在一些实施例中，在步骤S2中，添加管路11内的压力大于等于充填管路6的输入管段61内的压力。具体地，速凝材料经过添加泵1的吸入加压，通过单向阀81进入电动螺旋混合器8，和充填管道6中的浆体进行混合。通过调整流量调节阀42，使添加泵1的添加管路11的第一压力表71的示数和第二压力表72的示数相同，或者略高，保证速凝材料能够压开单向阀81进入充填管道6(混合器8)中。
[0039]在一些实施例中，在步骤S2中，在输送充填料浆时，控制充填管路6的输入管段61内的压力和输出管段62内的压力相等或大体相等。为了防止混合器8有阻力造成堵管，以及充填料浆和速凝材料的充分混合，打开驱动器83，通过传动杆84带动螺杆82，进行旋转搅拌，使充填料浆和速凝材料充分搅拌，流动顺畅。观察第二压力表72和第三压力表73，保持两表的示数相同或者接近。
[0040]在一些实施例中，在步骤S2中，输出管段62内的压力大于输入管段61内的压力第一预设值时，停止向输出管段62内通入充填料浆或降低向输出管段62内通入充填料浆的流量。具体地，如果第三压力表73示数远大于第二压力表72时，应停止或者降低驱动器83的转速，防止充填管路6中料浆出现断流。
[0041]S3、在充填管路6的输出管段62内的压力达到设计的充填压力时，停止向充填管路6内通入充填料浆，并对充填管路6进行清洗。具体地，输出管段62的出口处设有截止阀43和泄流阀，在第三压力表73的压力显示数值达到预设充填压力值时，截止阀43关闭，充填站停止向充填管路6内通入充填料浆，开启泄流阀并对充填管路6进行清洗。具体地，第三压力表73达到设计的充填压力时，通知地面充填站停止充填，关闭截止阀43，防止充填钻孔5的料浆回流;同时打开泄流阀，进行充填管路6清洗，清洗水通过泄流阀流出，经过沉淀池沉淀后排到水仓。
[0042]因此，根据本发明实施例的矿山料浆充填装置直接在充填管道6邻近充填区的位置上进行速凝材料的添加，工艺简单，投入设备少。从而可便于将带有速凝材料的充填料浆通入充填区内进行充填。从而实现充填料浆长距离输送，在充填管道出口附近进行速凝材料的添加，使充填料浆和速凝材料混合均匀，流动顺槽，保证充填料浆顺利输送到充填空区，且迅速凝固，充填结实体强度得到保证。
[0043]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0044]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0045]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0047]在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0048]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
说明书附图(2)
